Vimentin與胰腺癌的研究進展

方三高(綜述)，肖華亮(審校)

(第三軍醫大學大坪醫院野戰外科研究所病理科，重慶 400042)

波形蛋白(vimentin)是一種Ⅲ型中間絲蛋白(intermediate filament,IF)，通常只在間充質細胞和中胚層來源的細胞(如纖維母細胞、血管內皮細胞、粒細胞等)中表達，而在正常上皮細胞中不表達。已經發現[1]，Vimentin在多種惡性上皮性腫瘤中過表達。近年來研究表明[2-3]，vimentin在胰腺導管腺癌中具有較高的陽性表達率，不僅成為胰腺癌上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)中的重要一環，而且與腫瘤組織分化程度及患者預后密切相關，成為抗癌治療的潛在分子靶點之一[4]。

1 Vimentin概述

IF呈細長管狀，是真核生物細胞重要的特征性結構之一，直徑約10 nm，介于微絲和微管之間。IF與微絲及微管等組成細胞骨架，共同發揮運動、支撐、運輸及信息傳導等作用。同時IF本身作為一種信息分子，可能與mRNA的運輸有關[5]。IF由反向平行的α螺旋構成，沒有極性。早先人們根據IF的來源及免疫原性，將它分為角蛋白、vimentin、結蛋白、神經原纖維及神經膠質纖維5類。近年來又根據組成IF氨基酸順序的同源性，將它分為6類：Ⅰ為酸性角蛋白，Ⅱ為中性與堿性角蛋白，Ⅲ為vimentin、結蛋白、外周蛋白及神經細絲酸性蛋白，Ⅳ為神經細絲蛋白，Ⅴ為核纖層蛋白，Ⅵ為巢蛋白。其中vimentin分布最廣，與微管、微絲等形成了一個完整的細胞支撐網絡體系。細胞中vimentin由中央向周圍伸展，形成一個放射狀的網絡結構，一端與核膜、內質網及線粒體相連，另一端與細胞表面處的橋粒或半橋粒相連，將細胞器支撐、錨固在特定的空間。Vimentin為難溶性蛋白，通常用秋水仙堿(或長春花堿)處理微管，用細胞松弛素或鬼筆環肽處理微絲可分別使之消化、破壞，剩下的vimentin圍繞胞核呈特征性的螺旋狀分布。在胞質中vimentin也與微管重疊，并且存在相互作用，共同維持細胞形狀，保持細胞的完整性。

胰腺屬于腹膜后位器官，位置隱蔽，癌變時早期癥狀既不明顯又不特異，容易誤診、漏診。80%以上的胰腺癌發現時即為晚期，失去了根治性手術切除的機會，預后極差[6-7]。胰腺癌最常發生于胰頭部，屬于廣義的壺腹部癌，而最常見的組織學類型為導管腺癌。Vimentin在胰腺低-中分化導管腺癌中呈現異常表達，與胰腺胚胎發育或胰腺新生時所出現的現象類似，表明vimentin有可能是一種處于增殖狀態胰腺祖細胞的標記[8]，是腫瘤細胞去分化而“返祖”或多向分化潛能的表現。

2 Vimentin的分布

Vimentin來源于vim基因，定位于染色體10p13，其cDNA全長1847 bp，開放性閱讀框1401 bp，編碼466個氨基酸的vimentin，相對分子質量約57×103。一個vimentin單體由310個氨基酸殘基組成，包含α螺旋桿狀區、非螺旋的頭部(A端)和尾部(C端)(圖1，見封三)[9]。Vim在不同高等脊椎動物中高度保守。部分商品用vimentin從豬的晶狀體提取，其免疫原為豬，但可與人、大鼠及雞的vimentin反應。

3 Vimentin與角蛋白

角蛋白與vimentin都屬于IF，兩者10%～30%的α螺旋桿狀區是同源的[10-11]，其二級結構的主要差別在于N端及C端結構(圖1,，見封三)，表明角蛋白與vimentin并非癌與肉瘤的絕對分界性標志物。臨床上癌表達vimentin或肉瘤表達角蛋白的現象并不罕見。若角蛋白冗長的N端或C端因各種原因導致形態、結構發生變化(如基因缺失，錯配或末端丟失)或vimentin的末端結構拷貝異常增加，均可出現兩者同時性表達。

4 Vimentin與EMT

EMT自概念提出至今已有32年[12]。EMT被認為是腫瘤侵襲、轉移的重要內在機制之一。在EMT過程中，上皮細胞具有了纖維母細胞的特性：黏附能力減弱、運動能力增強。腫瘤細胞可通過免疫抑制逃逸、增加血管生成、增加腫瘤細胞與胞外基質的相互作用來促進腫瘤的侵襲和轉移。EMT中上皮鈣黏素的表達缺失會導致細胞黏附能力降低，使腫瘤細胞容易從原發灶脫落而跨出侵襲、轉移的關鍵一步。研究發現，正是vimentin高表達降低了細胞表面上皮鈣黏素的數量，干擾上皮鈣黏素介導的細胞黏附，導致良性腫瘤迅速演變為侵襲性、轉移性腫瘤[13]。轉化生長因子β是導致腫瘤細胞中vimentin過表達的因素之一[14-15]。

5 Vimentin與腫瘤微環境

腫瘤微環境是指腫瘤細胞與其棲息的宿主環境之間構成的功能系統，最早于1979年由Lord等[16]正式提出。腫瘤微環境，即腫瘤在發生、發展過程中所處的內環境，由腫瘤細胞本身、間質細胞、微血管、微淋巴管、組織液、炎性細胞、各種細胞因子及其中的微生物等共同構成，是一個沿血管分布，由干細胞、間質細胞、樹突狀細胞和周細胞組成的小生態環境。其特點為低氧、低pH值及高壓狀態。腫瘤微環境中的間質細胞含有豐富的vimentin，與腫瘤細胞之間存在串話或物質與信息交流，為腫瘤細胞的移動、轉移提供必要的通道或介質，參與腫瘤的發生、發展[17]。

6 Vimentin與腫瘤干細胞

小鼠胚胎發育過程中，最初胚胎細胞表達角蛋白，到第8～9天時，角蛋白表達下降并逐漸停止，而出現vimentin的表達，表現為時序特異性[18]。Vimentin幾乎在所有成體干細胞中恒定表達，在干細胞分化過程中vimentin可轉化成其他中間纖維[19]。關于vimentin陽性腫瘤細胞的來源有多種解釋[2,8]：①腫瘤組織中的未分化細胞；②發生去分化的腫瘤細胞；③具有多種分化潛能的腫瘤前體細胞。體外胰腺癌細胞培養[2]及體內胰腺癌腫瘤組織中[20]vimentin的異常表達，表明vimentin可能是一種胰腺癌干細胞標志物。通過檢測術后胰腺癌標本中vimentin的表達情況，有助于推測胰腺癌的惡性程度。

7 Vimentin在腫瘤細胞中的作用

7.1Vimentin與腫瘤細胞遷移 應用vimentin的反義cDNA抑制vimentin的表達，可以抑制上皮細胞的侵襲能力[1,13]。Vimentin缺陷細胞由于DNA合成減少，增殖速度明顯減慢。事實上，人們在病理切片上觀察到的均為死亡細胞。在活體組織，vimentin具有顯著的柔韌性與可塑性，其動態性質對保持細胞的靈活性非常重要，在有關細胞趨化因子的作用下，腫瘤細胞通過偽足進行阿米巴樣運動，逐步移向適于生存之地而呈現器官特異性，最終導致腫瘤發生轉移。在試管的壓力測試中，vimentin顯示出微管與肌動蛋白所沒有的彈性，參與細胞的運動過程。

7.2Vimentin與腫瘤細胞黏附 喪失上皮細胞的標記，同時獲得間葉細胞的標記被認為是判斷EMT發生的重要標準。上皮鈣黏素參與上皮黏著連接和橋粒連接，是上皮細胞的界定性標志之一，上皮鈣黏素的喪失是EMT發生的中心環節，而vimentin的表達被認為是EMT發生的結果。有學者推測，這個過程可能是通過C-src途徑調節上皮鈣黏素和β聯環蛋白實現的[13,21]。所以vimentin與腫瘤細胞黏附密切相關。

7.3Vimentin與腫瘤細胞侵襲 Vimentin在多種上皮性腫瘤中表達，被認為與腫瘤細胞的侵襲能力密切相關。研究表明[5,22]，可溶性vimentin多肽可與細胞的核酸和組蛋白結合，調控細胞的生長與分裂。應用RNAi技術剔除細胞中vimentin表達后，細胞劃痕實驗和嵌入小室侵襲實驗研究顯示[4]，細胞的遷移、侵襲能力顯著下降。黏蛋白1可通過EMT增強胰腺癌細胞的侵襲性，表明vimentin作為參與腫瘤轉移、侵襲的重要因子在腫瘤發生、發展轉移中發揮著重要作用[23]。另外，胰頭部緊鄰Vater(乏特)壺腹部，局部胃液侵蝕、膽汁逆流及胰酶外溢等因素可能協同vimentin，一起參與胰腺癌的侵襲過程。

7.4Vimentin與腫瘤細胞轉移 Vimentin具有高度復雜的磷酸化方式，在不同的狀態(如有絲分裂、分化以及應激)狀態下，具有不同的vimentin結合位點及相應的蛋白激酶，許多功能受磷酸化的調節，磷酸化后vimentin發生解聚。高度動態的聚合-解聚間的平衡及復雜的磷酸化形式可能是vimentin參與腫瘤轉移的最常見的調節形式[24]。觀察到某些癌細胞在原發灶中高表達vimentin，而在淋巴結轉移灶中顯著低表達或無表達，推測vimentin可能像游泳運動員身著“Speedo鯊魚皮泳衣”那樣，協助癌細胞穿過間質或基膜，到達目的地后“脫衣”。

8 Vimentin與胰腺癌的分化程度

龍江等[20]研究發現，vimentin的表達與胰腺癌分化程度密切相關。高分化導管腺癌vimentin陽性率僅15.4%，而中-低分化導管腺癌中vimentin陽性率為51.9%，存在顯著差異。Vimentin的表達與胰腺癌分化程度呈反比。Handra-Luca等[3]研究發現，27.5%的胰腺導管腺癌表達vimentin，vimentin的表達與腫瘤組織分化差及預后不良有關。

胚胎發育和胰腺新生過程中，增殖的胰管上皮高表達vimentin，表明vimentin可能是一種處于增殖狀態胰腺祖細胞的標志[25]。Ko等[2]認為由于腫瘤組織具有較大的異質性以及分化不成熟的特性，一些較為原始的干細胞標志分子(如vimentin)有可能在腫瘤組織中得到重新表達。這種“返祖”現象，本質上是由腫瘤細胞發生去分化造成的。

9 Vimentin與胰腺癌的治療

水飛薊賓可通過抑制vimentin和基質金屬蛋白酶2的表達抑制腫瘤細胞的生長、侵襲和轉移[26-27]。研究表明，靶向血管生成抑制劑醉茄素A在vimentin剔除小鼠中表達減弱[28-29]，其抗血管生成作用可通過共價健修飾α螺旋結構域中半胱氨酸殘基與vimentin結合，誘導vimentin聚集而實現。同源結構域相關蛋白激酶2可下調腫瘤細胞中vimentin的表達，而抑制其侵襲性[30]。

10 問題與展望

Vimentin的表達往往與EMT聯系在一起，事實上EMT是上皮與間葉的動態雜合狀態。上皮性惡性腫瘤包括胰腺導管腺癌表達vimentin并非表明腫瘤一定發生了EMT。可證偽性是科學研究的基石[31]。EMT雖然是當前研究熱點，但許多學者尤其是病理工作者仍質疑EMT的合理性[32]。有學者對vimentin的高表達與腫瘤惡性程度增高這種觀點提出質疑，如高表達vimentin的食管梭形細胞癌(癌肉瘤或肉瘤樣癌)，其預后并不比vimentin低表達或失表達的鱗狀細胞癌差；廣泛表達vimentin的透明細胞腎細胞癌，其生物學行為卻是惰性的。然而，胰腺癌中vimentin的表達并非孤立性事件，許多上皮性惡性腫瘤中都存在vimentin的表達，隨著研究的進一步深入[33]，vimentin可能為胰腺癌的診斷與治療開辟新的途徑。

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